DE102007059183A1 - Verfahren zur Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen - Google Patents

Verfahren zur Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen, die einen Hohlraum umschließende innere Begrenzungswände aufweisen, unter Verwendung eines thermisch expandierenden Materials und inerter Verstärkungsteile, dadurch gekennzeichnet, dass man eines oder mehrere inerte Verstärkungsteile und thermisch expandierbares Material, das nicht fest mit den inerten Verstärkungsteilen verbunden ist, nebeneinander so in den Hohlraum einbringt, dass das thermisch expandierbare Material zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden angeordnet ist und das thermisch expandierbare Material durch Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C expandiert und erwünschtenfalls aushärtet; Gegenstand, der mindestens ein Hohlbauteil enthält, welches nach einem derartigen Verfahren versteift, gedämmt, gedämpft oder abgedichtet wurde.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strukturversteifung bzw. zu Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen wie beispielsweise Teilen von Fahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen oder Ingenieurbauten wie Architekturteile, Träger, Brücken und ähnlichem.
  • Seit vielen Jahren ist die Automobilindustrie bestrebt, verbesserte Fahrzeugstrukturen bereit zu stellen, die in der Lage sind, impuls- oder schlagartige Belastungen der Fahrgastzelle zu absorbieren oder abzulenken („deflect"). Hierzu wurden beispielsweise Strukturen verwendet, die den Rahmen, der die Fahrgastzelle umgibt, durch metallische Komponenten verstärken oder versteifen. Diese metallischen Komponenten erhöhen jedoch in nicht erwünschter Weise das Fahrzeuggewicht. Andere Lösungswege sehen Verstärkungsteile aus komplex geformten Bauteilen vor, die durch Schweißen oder durch mechanische Befestigungsmittel mit dem Fahrzeugrahmen verbunden werden.
  • Die US-A-4,978,562 beschreibt einen spezifisch leichten, verstärkenden Türbalken aus einem Verbundmaterial bestehend aus einem Metallrohr, das teilweise durch ein spezifisch leichtes Polymer mit Zellstruktur gefüllt ist. Es wird vorgeschlagen, härtbare Harze auf der Basis von Epoxidharzen, Vinylesterharzen, ungesättigten Polyesterharzen und Polyurethanharzen mit den entsprechenden Härtern, Füllstoffen und zellbildenden Agenzien in einem Extruder zu mischen, diese Mischung zu einem Kern auszuhärten und so in das Metallrohr einzubringen, dass der Kern durch Reibungskräfte oder mechanisch in dem Rohr fixiert wird. Alternativ kann der Polymerkern aus flüssigem oder pastösem polymeren Material durch Gießen hergestellt werden und in das Rohr eingepresst werden.
  • In analoger Weise beschreiben die US-A-4,861,097 und US-A-4,901,500 spezifisch leichte Verbundbalken aus geschäumten Polymeren und metallischen Strukturen zur Verstärkung von Fahrzeugtüren. Nach dieser Lehre wird der polymere Kernteil zunächst durch Herstellen eines flüssigen oder pastösen Verstärkungsmaterials gebildet, das anschließend in eine kanalartige Struktur injiziert oder gegossen und anschließend ausgehärtet wird. Danach wird dieses ausgehärtete Kernteil in die metallische Hohlkörperstruktur eingebracht. Alternativ kann der Kern vorgeformt oder durch Spritzguss gegossen werden und anschließend in den Hohlraum eingelegt werden.
  • Die EP 1064188 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils mit Innenversteifung, insbesondere zur Verwendung bei Automobilkarossen, bei dem ein festes Kernmaterial mit aktivierbarem Material beschichtet und unter Bildung eines definierten Hohlraums ein Außenblech angeordnet ist. Dabei wird der Hohlraum durch den Schäumvorgang des aktivierbaren Materials voll ausgefüllt. Das feste Kernmaterial wird aus einem geschäumten oder ungeschäumten metallischen Werkstoff oder aus einem mit Metallfasern, Kohlefasern oder Glasfasern verstärkten synthetischen Werkstoff oder durch ein Hohlprofil gebildet und das Profil wird vor dem Schäumvorgang des aktivierbaren Materials einem Korrosionsschutztauchbad zugeführt, wobei das Korrosionsschutzmittel in alle Bereiche des Innenprofils gelangt. Anschließend wird das Hohlprofil einem Trockenofen zugeführt und im Trockenofen eine Reaktion des aktivierbaren Materials ausgelöst, wodurch der definiert vorgegebene Hohlraum zwischen dem aktivierbaren Material und dem Außenblech ausgefüllt wird.
  • EP 383 498 beschreibt trägerlose, schäumbare Formteile zum Einsetzen in Fahrzeughohlräume und anschließendem Aufschäumen. Die Formteile können durch Extrusion hergestellt werden, wobei ihr Querschnitt dem Querschnitt des auszufüllenden Hohlraums angepasst ist.
  • Zum Einbringen solcher Massen in die Hohlprofile gibt es prinzipiell zwei Wege: Im ersten Fall werden Formteile vorgeformt, die den Querschnitt des zu verstärkenden Hohlprofils angepasst sind. Diese werden beim Zusammenbau des Hohlprofils an einer der beiden Halbschalen, die den Hohlraum bilden, befestigt. Die Herstellung der vorgeformten Teile erfolgt entweder in einem Spritzguss- oder einem Extrusionsverfahren, wobei die Kontur der Teile durch die Spritzgussform bzw. die Extrusionsmatrize vorgegeben wird. Für jede geometrische Form des Verstärkungsteils müssen daher entsprechende Spritzgussformen oder Extrusionsmatrizen angefertigt werden. Die vorgeformten Teile müssen für den Transport so verpackt werden, dass sie nicht beschädigt werden. Die Entnahme aus der Verpackung und das Einsetzen in das Hohlprofil erfolgen manuell. Dieser gesamte Prozess ist sehr arbeitsaufwändig und damit kostenträchtig.
  • Eine Alternative hierzu besteht in der Herstellung von Granulat des thermisch expandierbaren Materials und dessen Versand in Granulatform zum Anwendungsort. Dort wird das Granulat aufgeschmolzen und durch einen Extruder in den zu verstärkenden Hohlraum gepresst. Dies setzt entsprechende Extrudereinrichtungen am Anwendungsort und hierfür geschultes Bedienungspersonal voraus.
  • Im Hinblick auf den bekannten Stand der Technik haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen zur Verfügung zu stellen, bei dem es nicht erforderlich ist, Verstärkungselemente in vorgefertigter Form oder mit einem an das jeweilige Hohlbauteil angepassten Querschnitt herzustellen. Weiterhin soll die erforderliche Menge an thermisch expandierbarem Material möglichst gering gehalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen, die einen Hohlraum umschließende innere Begrenzungswände aufweisen, unter Verwen dung eines thermisch expandierenden Materials und inerter Verstärkungsteile, dadurch gekennzeichnet, dass man eines oder mehrere inerte Verstärkungsteile und thermisch expandierbares Material, das nicht fest mit den inerten Verstärkungsteilen verbunden ist, nebeneinander so in den Hohlraum einbringt, dass das thermisch expandierbare Material zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden angeordnet ist, und das thermisch expandierbare Material durch Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C expandiert und erwünschtenfalls aushärtet. In der folgenden Beschreibung werden anstelle des Begriffs „thermisch expandierbares Material" auch die Begriffe „thermisch expandierbare Masse" oder „reaktives Strukturmaterial" verwendet. Vorzugsweise härtet diese Masse während oder nach der thermischen Expansion aus.
  • Als „inerte Verstärkungsteile" werden hier Teile aus einem Material verstanden, das sich bei Temperaturen bis zu 220°C nicht signifikant verformt. Beispiele hierfür sind Teile aus Keramik (inklusive Glaskeramik) oder aus Metallen wie beispielsweise Stahl oder aus Gewichtsgründen insbesondere Aluminium. Weiterhin sind Verstärkungsteile aus Kunststoffen als „inerte Verstärkungsteile" geeignet, sofern der Kunststoff die genannten Bedingungen erfüllt. Ein Beispiel hierfür ist Polyamid. Teile aus Keramik oder aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, können mit Fasern verstärkt sein. Diese können beispielsweise ausgewählt sein aus Aramidfasern, Kohlenstoff-Fasern, Metallfasern – z. B. aus Aluminium –, Glasfasern, Polyamidfasern, Polyethylenfasern oder Polyesterfasern.
  • Zur Gewichtsersparnis ist es bevorzugt, dass die inerten Verstärkungsteile mindestens einen inneren Hohlraum aufweisen und/oder aus einer Schaumstruktur bestehen. Vorzugsweise werden solche Verstärkungsteile verwendet, die unter Einbeziehung der Hohlräume ein scheinbares spezifisches Gewicht im Bereich von 0,1 bis 0,8, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,5 g/cm3 aufweisen.
  • Zur Versteifung muss der Hohlraum des Hohlbauteils nach der Expansion des thermisch expandierbaren Materials zumindest in einer Richtung in einer Quer schnittsfläche des Hohlbauteils völlig mit dem expandierten thermisch expandierbaren Material und dem Verstärkungsteil bzw. den Verstärkungsteilen ausgefüllt sein. Die Größe und Anzahl der Verstärkungsteile und der Menge an thermisch expandierbarem Material sowie den Expansionsgrad des thermisch expandierbaren Materials müssen entsprechend aufeinander abgestimmt sein.
  • Eine mögliche Ausführungsform dieser Erfindung besteht darin, dass das thermisch expandierbare Material in Form von Teilen vorliegt, bei denen eine Abmessung mindestens 90% der Länge derjenigen Seite des inerten Füllteils entspricht, neben der das Teil aus thermisch expandierbarem Material angeordnet wird. Beispielsweise können diese die Form von Quadern, insbesondere von Stäben, Platten, Bändern oder Leisten haben.
  • Eine weitere mögliche Ausführungsform besteht darin, dass das thermisch expandierbare Material als Anordnung aus großen und kleinen Kugeln eingebracht wird, wobei die großen Kugeln einen mittleren Außendurchmesser im Bereich von 2 bis 20 mm aufweisen und die kleinen Kugeln ausgewählt sind aus ersten kleinen Kugeln und zweiten kleinen Kugeln oder aus einer Mischung hiervon, wobei die ersten kleinen Kugeln einen mittleren Außendurchmesser aufweisen, der um nicht mehr als 20% von dem Durchmesser einer Kugel abweicht, die genau in eine Tetreaderlücke einer dichtesten Packung der großen Kugeln passt und wobei die zweiten kleinen Kugeln einen mittleren Außendurchmesser aufweisen, der um nicht mehr als 20% von dem Durchmesser einer Kugel abweicht, die genau in eine Oktaederlücke einer dichtesten Packung der großen Kugeln passt, und wobei entweder die großen Kugeln aus einem thermisch expandierbaren Material und die kleinen Kugeln aus einem thermisch inerten Material bestehen, oder dass die kleinen Kugeln aus einem thermisch expandierbaren Material und die großen Kugeln aus einem thermisch inerten Material bestehen, wobei das thermisch expandierbare Material so ausgewählt ist, dass es sich beim Erhitzen von 20°C auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C um 5 bis 200% ausdehnt und sich hierbei verfestigt, und wobei das thermisch inerte Material als ein Material definiert ist, das bei einer Temperatur von nicht mehr als 230°C nicht erweicht oder schmilzt.
  • Das Konzept dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geht von dem theoretischen Modell einer dichtesten Kugelpackung aus großen Kugeln aus, die bekanntermaßen so genannte Tetraederlücken und so genannte Oktaederlücken enthält. Eine Tetraederlücke ist gleichmäßig von 4 Kugeln begrenzt, eine Oktaederlücke von 6 Kugeln. Im idealen Grenzfall enthält eine dichteste Kugelpackung genau so viele Oktaederlücken und doppelt so viele Tetraederlücken wie Kugeln. Der Durchmesser von Kugeln, die genau in eine Oktaederlücke bzw. Tetraederlücke passen, hängt über eine einfache geometrische Beziehung von dem Durchmesser der Kugeln ab, die die Kugelpackung bilden.
  • In ihrer allgemeinen Form lässt es die vorliegende Erfindung offen, ob bevorzugt die großen Kugeln oder ob bevorzugt die kleinen Kugeln aus einem thermisch expandierbaren Material bestehen. Da in der Praxis das Material für die thermisch nicht expandierbaren Kugeln so gewählt werden kann, dass es billiger ist als das thermisch expandierbare Material, ist es aus Kostengründen bevorzugt, dass die großen Kugeln aus einem thermisch inerten und die kleinen Kugeln aus einem thermisch expandierbaren Material bestehen.
  • Im theoretischen Idealfall einer dichtesten Kugelpackung wäre eine optimale Füllung des Gesamtvolumens dann erreicht, wenn die Anordnung aus großen und kleinen Kugeln doppelt so viele erste kleine Kugeln wie große Kugeln sowie genau so viele zweite kleine Kugeln wie große Kugeln enthält. Um der praktischen Situation einer nicht idealen Kugelpackung Rechnung zu tragen, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Anzahl der großen und der kleinen Kugeln um jeweils nicht mehr als 50%, vorzugsweise um nicht mehr als 30% und insbesondere um nicht mehr als 20% von mindestens einer der folgenden Bedingungen abweicht:
    • a) Die Anordnung enthält doppelt so viele erste kleine Kugeln wie große Kugeln,
    • b) die Anordnung enthält genau so viele zweite kleine Kugeln wie große Kugeln.
  • Vorzugsweise weicht die Zusammensetzung der Anordnung aus großen und kleinen Kugeln um nicht mehr als 50%, vorzugsweise um nicht mehr als 30% und insbesondere um nicht mehr als 20% von der idealen Bedingung ab, dass die Anordnung sowohl doppelt so viele erste kleine Kugeln als auch genau so viele zweite kleine Kugeln wie große Kugeln enthält.
  • Die Anzahl von großen und kleinen Kugeln, die zur Herstellung der Anordnung eingesetzt werden, kann nicht nur durch direktes Abzählen, sondern bei bekannter Masse der einzelnen Kugeln auch durch Wägung bestimmt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegende Erfindung wird das thermisch expandierbare Material in Form einer Anordnung von Kugeln eingebracht, die ausgewählt aus Hohlkugeln mit einem Innendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 10 mm und einer Wandstärke im Bereich von 0,01 bis 2 mm und aus Kugeln aus einem bei einer Temperatur unterhalb von 220°C festen Schaum mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 12 mm, wobei die Kugeln außen mit einem thermisch expandierbaren Material beschichtet sind.
  • In dieser Ausführungsform sind die Kugeln vorzugsweise so mit dem thermisch expandierbaren Material beschichtet, dass die Dicke des thermisch expandierbaren Materials 10 bis 50% des Außendurchmessers der unbeschichteten Kugeln beträgt. Dabei ist die Beschichtungsdicke um so größer zu wählen, je weniger sich das thermisch expandierbare Material beim Erwärmen ausdehnt. Ausdehnungsrate und Schichtdicke des thermisch expandierbaren Materials sollen so aufeinander abgestimmt sein, dass unter Annahme einer dichtesten Kugelpackung die Lücken zwischen den Kugeln beim Aufschäumen des thermisch expandierbaren Materials mindestens vollständig gefüllt werden können. Da die Anordnung von Kugeln im Praxisfall von der dichtesten Kugelpackung abweichen wird, so dass der Anteil des Volumens der Zwischenräume zwischen den Kugeln am Gesamtvolumen der Anordnung der Kugeln größer ist als im theoretischen Grenzfall der dichtesten Kugelpackung, sollen Schichtdicke und Ausdehnungsrate des thermisch expandierbaren Materials so aufeinander abgestimmt sein, dass mindestens das 1,2-fache, vorzugsweise mindestens das 1,5-fache und insbesondere mindestens das doppelte Lückenvolumen einer dichtesten Kugelpackung beim Aufschäumen ausgefüllt werden kann.
  • Im Sinne dieser Erfindung soll der Begriff „Kugeln" nicht nur Kugeln im streng geometrischen Sinne umfassen, sondern allgemein Kugel-ähnliche Gebilde wie beispielsweise gezogene oder gestauchte Kugeln, eiförmige Gebilde oder kugelartige Gebilde mit ausgebeulter oder eingedellter Oberfläche. Es sollen also auch deformierte Kugel-artige Gebilde eingeschlossen werden, wie sie bei der technischen Herstellung möglichst Kugel-ähnlicher Gebilde erhalten werden. Beispielsweise haben Kugel-förmige Gebilde aus Metallschaum oder Keramik, wie beispielsweise Blähton, im allgemeinen nicht die Form einer exakten geometrischen Kugel. Im allgemeinen sollen die kugelförmigen Körper, die hier unter dem Begriff "Kugeln" zusammengefasst werden, einen längsten und einen kürzesten Durchmesser aufweisen, die um nicht mehr als 20% voneinander abweichen.
  • Wenn hierbei von einem „mittleren (Außen)Durchmesser" die Rede ist, so soll mit dieser Formulierung dem Umstand Rechnung getragen werden, dass bei der Herstellung der angenähert kugelförmigen Körper Abweichungen im Durchmesser auftreten können. Beispielsweise kann es möglich sein, dass die tatsächlichen Durchmesser der einzelnen Kugeln um bis zu 20% vom Mittelwert abweichen können.
  • Unter einer „Anordnung von Kugeln" wird dabei eine dreidimensionale Anordnung von 10 oder mehr Kugeln verstanden, wobei mindestens 90% der Kugeln drei oder mehr benachbarte Kugeln berühren. Beispielsweise kann es sich um eine Schüttung von Kugeln in einem Behältnis mit festen oder nachgiebigen Begren zungen handeln. Beispielsweise kann es sich um eine Anordnung von Kugeln in einem zu verstärkenden Hohlbauteil handeln, wobei die Kugeln durch die Innenwände des Hohlbauteils und Begrenzungsflächen der inerten Verstärkungsteile zusammen gehalten werden. Die Anordnung von Kugeln kann jedoch beispielsweise auch einen mit Kugeln gefüllten Schlauch oder ein mit Kugeln gefülltes Säckchen, beispielsweise ein Plastikbeutel, darstellen.
  • Die nach der Expansion des thermisch expandierbaren Materials noch vorliegenden Kugeln aus nicht thermisch expandierbarem Material sollen im Stande sein, Druck-, Stoß- oder Torsionskräfte aufzunehmen, ohne merklich zu verformen. Im Falle von Hohlkugeln müssen daher Wandmaterial, Wandstärke und Innendurchmesser entsprechend aufeinander abgestimmt sein. Je geringer der Innendurchmesser, desto geringer kann auch die Wandstärke sein. Bei leichter deformierbarem Material sind größere Wandstärken erforderlich als bei weniger leicht deformierbarem Material. Beispielsweise können diese Kugeln Hohlkugeln darstellen und aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus Glas, Keramik, Metall oder aus einem Kunststoff, der sich beim Erwärmen auf eine Temperatur bis zu 220°C nicht signifikant verformt. Beispielsweise ist hierfür Polyamid geeignet.
  • Als Alternative zu Hohlkugeln können diese Kugeln auch aus einem Schaum bestehen. Beispielsweise kann dies ein Metallschaum sein, aus Gewichtsgründen insbesondere aus Aluminium, Magnesium oder Legierungen, die zu mindestens 50 Gew.-% aus mindestens einem dieser Metall bestehen. Der Schaum kann auch ein keramischer Schaum wie beispielsweise Blähton sein.
  • Die Anordnung von Kugeln soll ein möglichst geringes spezifisches Gewicht aufweisen. Daher wird das Material der Kugeln vorzugsweise so gewählt und im Falle von Hohlkugeln ihr Außendurchmesser und ihre Wandstärke so aufeinander abgestimmt, dass eine gerüttelte Anordnung unbeschichteter Kugeln bzw. Kugeln aus einem nicht thermisch expandierbaren Material eine Schüttdichte im Bereich von 0,1 bis 0,8, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 g/cm3 aufweist.
  • Unabhängig davon, welche der beiden vorstehend genannten Arten einer Anordnung von Kugeln man einsetzt, kann man die Kugeln in Form einer losen Schüttung in den oder die vorgesehenen Zwischenräume zwischen mehreren inerten Verstärkungsteilen oder zwischen inerten Verstärkungsteilen und inneren Begrenzungswänden des zu verstärkenden Hohlraums einbringen. Beispielsweise kann die Kugelschüttung dadurch erzeugt werden, dass man die Kugeln in das zu verstärkende Hohlbauteil mechanisch einträgt, beispielsweise hinein bläst oder unter Einwirkung von Schwerkraft hinein fallen lässt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Anordnung von Kugeln aus einer vorgewählten Menge, die sich in einem nachgiebigen Behältnis in der Art eines Säckchens befindet, wobei das Material des Behältnisses so gewählt ist, das es beim Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C erweicht oder schmilzt. Zum Verstärken eines Hohlraums werden zwei oder mehr solche kugelgefülltes Säckchen in den auszufüllenden Zwischenräumen angeordnet. Form und Größe des Säckchens und die Menge der Kugeln sind vorzugsweise auf Form und Größe des zu füllenden Zwischenraums abgestimmt. Beispielsweise kann bei der Verstärkung länglicher Hohlbauteile unter Verwendung länglicher inerter Verstärkungsteile das Säckchen die Form eines Schlauches haben.
  • Das kugelgefüllte Säckchen kann beispielsweise in ein vorgefertigtes, jedoch an mindestens einem Ende offenes Hohlbauteil hinein gelegt oder hinein gestellt werden. Im einfachsten Falle fixiert es sich durch Reibungskräfte in dem Hohlraum selbst. Es können jedoch auch Halteelemente wie beispielsweise Vorsprünge oder Stifte in dem Hohlraum vorgesehen werden, auf die das kugelgefüllte Säckchen aufgestellt werden kann.
  • Wird wie üblich das Hohlbauteil dadurch gefertigt, dass man zwei vorgeformte Halbschalen miteinander verbindet, kann das kugelgefüllte Säckchen vor dem Verbinden der beiden Halbschalen an einer der Halbschalen-Innenwände befestigt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass man das Säckchen in ein vorgesehenes mechanisches Befestigungselement wie beispielsweise einen Haken ein hängt oder mit Hilfe eines Clipses in einer Bohrung befestigt oder indem man das Säckchen an der Wand einer Halbschale festklebt.
  • Das Material des Säckchens soll bei der Expansionstemperatur zumindest so weit erweichen, dass die Expansion der thermisch expandierbaren Masse nicht behindert wird. Bei der Wahl des Materials, aus dem das Behältnis für das Gemenge aus großen und kleinen Kugeln besteht, ist darauf zu achten, dass es die Haftung der thermisch expandierten Masse an der Innenwand des ausgefüllten Hohlbauteils nicht beeinträchtigt. Dies lässt sich insbesondere dadurch gewährleisten, dass sich das Material des Behältnisses mit der thermisch expandierenden Masse vermischt, sich in dieser löst und/oder mit dieser reagiert.
  • Weiterhin stellt sich in der Praxis das Problem, dass sich eine vorgegebene Anordnung von großen und kleinen Kugeln beim Rütteln entmischt. Dies kann beispielsweise beim Transport der Fall sein. Schließt man das Gemenge aus großen und kleinen Kugeln so in ein Behältnis ein, dass sich die Kugeln möglichst wenig gegeneinander verschieben können, wird die Entmischung stark eingeschränkt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Material des Behältnisses schrumpfbar ist, beispielsweise durch Erwärmen, und nach dem Befüllen des Behältnisses mit dem Gemenge aus großen und kleinen Kugeln geschrumpft wurde. Das Gemenge wird dann durch das geschrumpfte Behältnismaterial zusammen gepresst, so dass die Beweglichkeit der Kugeln gegeneinander weiter eingeschränkt ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das thermisch expandierbare Material als Granulat in mindestens einen Zwischenraum zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden des Hohlraums eingebracht wird. Oder aber das thermisch expandierbare Material wird als pumpbare Masse in mindestens einen Zwischenraum zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden des Hohlraums eingebracht.
  • Da das inerte Material billiger gewählt werden kann als das thermisch expandierbare Material, ist es bevorzugt, dass der zu verstärkende Hohlraum möglichst weitgehend von dem inerten Material ausgefüllt wird. Daher stimmt man vorzugsweise Größe und Anzahl der Verstärkungsteile und der Menge an thermisch expandierbaren Material sowie den Expansionsgrad des thermisch expandierbaren Materials so aufeinander ab, dass das Volumen des Hohlraums, das durch das expandierte thermisch expandierbare Material und das Verstärkungsteil oder die Verstärkungsteile ausgefüllt ist, zu mindestens 50, vorzugsweise zu mindestens 70 Vol-% durch das Verstärkungsteil oder die Verstärkungsteile ausgefüllt ist.
  • Je nach Form des Hohlraums können sowohl die Verstärkungsteile als auch die Stücke aus thermisch expandierbarem Material bzw. Säckchen, die Kugeln mit thermisch expandierbarem Material enthalten, unterschiedlich geformt sein. Beispielsweise können die Verstärkungsteile runde oder polyederförmige geschlossene oder teilweise offene Hohlkörper oder Rohrstücke mit rundlichem oder mehreckigem Querschnitt darstellen. Sofern die Verstärkungsteile aus einer Schaumstruktur bestehen, können sie runde oder polyederförmige Körper oder Säulen mit rundlichem oder mehreckigem Querschnitt darstellen. Besonders zum Versteifen länglicher Hohlräume ist es vorzuziehen, dass sowohl die Verstärkungsteile als auch die Stücke aus thermisch expandierbarem Material länglich sind, d. h. eine Längsachse aufweisen, die mindestens 1,5 mal so lang ist wie die nächst kürzere Achse. Beispielsweise können Verstärkungsteile und Stücke aus thermisch expandierbarem Material verwendet werden, deren längste Achse mindestens 5 mal so lang ist wie die nächst kürzere Achse. Das entsprechende gilt, wenn das thermisch expandierbare Material in einer der anderen beschriebenen Weisen eingebracht wird: In diesem Fall sorgt man dafür dass die entsprechenden länglichen Zwischenräume zwischen inertem Verstärkungsteil und innerer Begrenzungswand des zu verstärkenden Hohlraums ausgefüllt werden. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass man das thermisch expandierbare Material in entsprechend geformten Säckchen in die Zwischenräume einbringt.
  • Vorzugsweise weist das inerte Formteil vorspringende Wände oder Rippen auf, die in Richtung der Innenwände des Hohlraums weisen und die den mit dem thermisch expandierbaren Material auszufüllenden Zwischenraum seitlich begrenzen. Dies erlaubt es, das thermisch expandierbare Material besser auf den zum Ausfüllen vorgesehenen Zwischenraum zu beschränken. Gleichzeitig hemmen diese Wände oder Rippen eine seitliche Ausdehnung der thermisch expandierbaren Masse bei deren Expansion, so dass diese Masse bevorzugt zwischen inertem Verstärkungsteil und Innenwänden des Hohlraums eingeschlossen wird. Die 1 und 2 zeigen dies schematisch.
  • Das thermisch expandierbare und vorzugsweise härtbare Material wird vorzugsweise so gewählt, dass es sich beim Erwärmen von 20°C auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C um 5 bis 200%, vorzugsweise um 10 bis 100% ausdehnt. Solche Materialien sind im Stand der Technik bekannt und werden nachfolgend beispielhaft beschrieben.
  • Vorzugsweise enthält die expandierbare Masse mindestens die folgenden Komponenten:
    • a) mindestens ein reaktives Präpolymer,
    • b) mindestens ein (chemisches oder physikalisches) latentes Treibmittel. Je nach chemischer Natur des Präpolymers kann die Masse zusätzlich enthalten:
    • c) mindestens einen latenten Härter für das reaktive Präpolymer.
  • Dabei bedeutet „latent", dass die erwünschte Reaktion der jeweiligen Komponente nicht unterhalb von 80°C, jedoch im Temperaturbereich von 130 bis 220°C eintritt.
  • Insbesondere enthält die thermisch expandierbare Masse mindestens:
    • a) ein bei Temperaturen im Bereich von 130 bis 220°C mit sich selbst oder mit anderen Bestandteilen der Masse (z. B. einem gegebenenfalls zugesetzem Härter) vernetzendes Harz (im weiteren auch als „Bindemittel" bezeichnet),
    • b) ein Treibmittel, das bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C unter Volumenvergrößerung oder Gasentwicklung reagiert und hierdurch das Volumen der Masse mindestens im weiter oben angegebenen Ausmaß vergrößert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Zusammensetzungen für das thermisch härtbaren Strukturmaterial zusätzlich Fasern auf der Basis von Aramidfasern, Kohlenstoff-Fasern, Metallfasern – z. B. aus Aluminium –, Glasfasern, Polyamidfasern, Polyethylenfasern oder Polyesterfasern, wobei diese Fasern vorzugsweise Pulpfasern oder Stapelfasern sind, die eine Faserlänge zwischen 0,5 und 6 mm haben und einen Durchmesser von 5 bis 20 μm. Besonders bevorzugt sind hierbei Polyamidfasern vom Typ der Aramidfaser oder auch Polyesterfasern.
  • Nachfolgend werden einige Beispiele für eine geeignete thermisch expandierbare Masse, im folgenden auch als „Strukturmaterial" bezeichnet, angegeben:
    Das härtbare Harz a) kann beispielsweise ausgewählt sein aus: Polyurethanen mit freien oder blockierten Isocyanatgruppen, ungesättigten Polyester-/Styrolsystemen, Polyester-/Polyolmischungen, Polymercaptanen, Siloxan-funktionellen reaktiven Harzen oder Kautschuke, Harzen auf Benzoxazin-Basis sowie Harzen auf Basis von reaktiven Epoxidgruppen.
  • Weitere geeignete polymere Basisbindemittel („Harze") für das thermisch expandierbare Strukturmaterial sind beispielsweise Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA), Copolymere des Ethylens mit (Meth)acrylatestern, die gegebenenfalls noch anteilig (Meth)acrylsäure einpolymerisiert enthalten, statistische oder Blockcopolymere des Styrols mit Butadien oder Isopren oder deren Hydrierungsprodukte. Letztere können auch Triblockcopolymere vom Typ SBS, SIS oder deren Hydrierungsprodukte SEES oder SEPS sein. Zusätzlich können die Bindemittel noch Vernetzer, Haftvermittler, klebrig machende Harze („tackifier"), Weichmacher sowie weitere Hilfs- und Zusatzstoffe wie z. B. niedermolekulare Oligomere enthalten.
  • Nachfolgend wird ein alternatives Bindemittelsystem („Harz) für das reaktive expandierbare Strukturmaterial auf Basis von Epoxidharzen und Härtern beschrieben, wie sie beispielsweise in der WO 00/52086 oder der WO 2003/054069 sowie der WO 2004/065485 offenbart sind:
    Als Epoxidharze eignen sich eine Vielzahl von Polyepoxiden, die mindestens 2 1,2-Epoxigruppen pro Molekül haben. Das Epoxid-Äquivalent dieser Polyepoxide kann zwischen 150 und 50000, vorzugsweise zwischen 170 und 5000, variieren. Die Polyepoxide können grundsätzlich gesättigte, ungesättigte, cyclische oder acyclische, aliphatische, alicyclische, aromatische oder heterocyclische Polyepoxidverbindungen sein. Beispiele für geeignete Polyepoxide schließen die Polyglycidylether ein, die durch Reaktion von Epichlorhydrin oder Epibromhydrin mit einem Polyphenol in Gegenwart von Alkali hergestellt werden. Hierfür geeignete Polyphenole sind beispielsweise Resorcin, Brenzkatechin, Hydrochinon, Bisphenol A (Bis-(4-Hydroxy-phe-nyl)-2,2-propan)), Bisphenol F (Bis(4-hydroxyphenyl)-methan), Bis(4-hy-droxyphenyl)-1,1-isobutan, 4,4'-Dihydroxybenzophenon, Bis(4-hydroxyphe-nyl)-1,1-ethan, 1,5-Hydroxy-naphthalin. Weitere geeignete Polyphenole als Basis für die Polyglycidylether sind die bekannten Kondensationsprodukte aus Phenol und Formaldehyd oder Acetaldehyd vom Typ der Novolak-Harze.
  • Weitere Polyepoxide sind Polyglycidylester von Polycarbonsäuren, beispielsweise Umsetzungen von Glycidol oder Epichlorhydrin mit aliphatischen oder aromatischen Polycarbonsäuren wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Terephthalsäure oder Dimerfettsäure.
  • Weitere Epoxide leiten sich von den Epoxidierungsprodukten olefinisch ungesättigter cycloaliphatischer Verbindungen oder von nativen Ölen und Fetten ab.
  • Ganz besonders bevorzugt werden die Epoxidharze, die sich durch Reaktion von Bisphenol A oder Bisphenol F und Epichlorhydrin ableiten, wobei die flüssigen Epoxidharze vorzugsweise auf der Basis des Bisphenols A sind und ein hinreichend niedriges Molekulargewicht aufweisen. Die bei Raumtemperatur flüssigen Epoxidharze haben in der Regel ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 150 bis etwa 480, besonders bevorzugt ist ein Epoxi-Äquivalentgewichtbereich von 182 bis 350.
  • Als Flexibilisierungsmittel können flexibilisierend wirkende Epoxidharze wie die an sich bekannten Addukte aus Carboxyl-terminierten Butadienacrylnitrilcopolymeren (CTBN) und flüssigen Epoxidharzen auf der Basis des Diglycidylethers vom Bisphenol A eingesetzt werden. Konkrete Beispiele sind die Umsetzungsprodukte der Hycar CTBN 1300 X8, 1300 X13 oder 1300 X15 der Firma B. F. Goodrich mit flüssigen Epoxidharzen. Weiterhin lassen sich auch die Umsetzungsprodukte von aminoterminierten Polyalkylenglykolen (Jeffamine) mit einem Überschuss an flüssigen Polyepoxiden einsetzen. Grundsätzlich können auch Umsetzungsprodukte von Mercapto-funktionellen Präpolymeren oder flüssige Thiokol-Polymere mit einem Überschuss an Polyepoxiden als flexibilisierende Epoxidharze erfindungsgemäß eingesetzt werden. Ganz besonders bevorzugt sind jedoch die Umsetzungsprodukte von polymeren Fettsäuren, insbesondere der Dimerfettsäure mit Epichlorhydrin, Glycidol oder insbesondere Diglycidylether des Bisphenols A (DGBA). Weiterhin eignen sich die Copolymeren des Acrylnitrils mit Butadien und oder Isopren und ggf. (Meth)acrylsäure mit einem Acrylnitrilgehalt zwischen 10 und 50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 20 und 40 Gew.-% und einem (Meth)acrylsäuregehalt zwischen 0,0 und 1 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,0 und 0,1 Gew.-% als Flexibilisierungsmittel. Es können auch Mischungen der vorgenannten Flexibilisierungsmittel eingesetzt werden.
  • Das reaktive Strukturmaterial kann zum Einstellen einer erwünschten Viskosität für beispielsweise einen Extrusionsprozess reaktive Verdünner enthalten. Reaktive Verdünner im Sinne dieser Erfindung sind Epoxidgruppen enthaltende, niederviskose Substanzen (Glycidylether oder Glycidylester) mit aliphatischer oder aromatischer Struktur. Diese Reaktivverdünner dienen einerseits zur Viskositätserniedrigung des Bindemittel-Systems oberhalb des Erweichungspunktes, andererseits steuern sie den Vorgelierungsprozess im Spritzguss. Typische Beispiele für erfin dungsgemäß einzusetzende Reaktivverdünner sind Mono-, Di- oder Triglycidylether von C6- bis C14-Monoalkoholen oder Alkylphenolen sowie die Monoglycidylether des Cashewnuss-Schalenöls, Diglycidylether des Ethylenglycols, Diethylenglycols, Triethylenglycols, Tetraethylenglykols, 1,2-Propylenglycols, 1,4-Butylenglycols, 1,5-Pentandiols, 1,6-Hexandiols, Cyclohexandimethanols, Triglycidylether des Tri-methylolpropans sowie die Glycidylester von C6- bis C24-Carbonsäuren oder deren Mischungen.
  • Da das härtbare Strukturmaterial vorzugsweise einkomponentig ausgebildet ist und in der Hitze härtbar sein soll, enthält es weiterhin einen latenten Härter und/oder zusätzlich einen oder mehrere Beschleuniger.
  • Als thermisch aktivierbare oder latente Härter für ein Epoxidharz-Bindemittelsystem können Guanidine, substituierte Guanidine, substituierte Harnstoffe, Melaminharze, Guanamin-Derivate, cyclische tertiäre Amine, aromatische Amine und/oder deren Mischungen eingesetzt werden. Dabei können die Härter sowohl stöchiometrisch mit in die Härtungsreaktion einbezogen sein, sie können jedoch auch katalytisch wirksam sein. Beispiele für substituierte Guanidine sind Methylguanidin, Dimethylguanidin, Trimethylguanidin, Tetramethylguanidin, Methylisobiguanidin, Dimethylisobiguanidin, Tetramethylisobiguanidin, Hexamethylisobiguanidin, Hepamethylisobiguanidin und ganz besonders Cyanoguanidin (Dicyandiamid). Als Vertreter für geeignete Guanamin-Derivate seien alkylierte Benzoguanamin-Harze, Benzoguanamin-Harze oder Methoximethyl-ethoxymethylbenzoguanamin genannt. Für die einkomponentigen, hitzehärtenden Massen ist selbstverständlich das Auswahlkriterium die niedrige Löslichkeit dieser Stoffe bei Raumtemperatur in dem Harzsystem, so dass hier feste, fein vermahlene Härter den Vorzug haben, insbesondere ist Dicyandiamid geeignet. Damit ist eine gute Lagerstabilität der Zusammensetzung gewährleistet.
  • Zusätzlich oder anstelle von den vorgenannten Härtern können katalytisch wirksame substituierte Harnstoffe eingesetzt werden. Dies sind insbesondere der p-Chlorphenyl-N,N-dimethylharnstoff (Monuron), 3-Phenyl-1,1-di-methylharnstoff (Fenuron) oder 3,4-Dichlorphenyl-N,N-dimethylharnstoff (Diuron). Prinzipiell können auch katalytisch wirksame tertiäre Acryl- oder Alkyl-Amine, wie beispielsweise das Benzyldimethylamin, Tris(dimethylamino)phenol, Piperidin oder Piperidinderivate eingesetzt werden, diese haben jedoch vielfach eine zu hohe Löslichkeit in dem Bindemittelsystem, so dass hier keine brauchbare Lagerstabilität des einkomponentigen Systems erreicht wird. Weiterhin können diverse, vorzugsweise feste, Imidazolderivate als katalytisch wirksame Beschleuniger eingesetzt werden. Stellvertretend genannt seien 2-Ethyl-2-methylimidazol, N-Butylimidazol, Benzimidazol sowie N-C1- bis C12-Alkylimidazole oder N-Arylimidazole, Triazinderivate sowie Imidazol/Triazinverbindungen (z. B. C11-Z-Azine). Es können auch Kombinationen aus Härter und Be-schleuniger in Form von sog. beschleunigten Dicyandiamiden in fein vermahlener Form verwendet werden. Dadurch erübrigt sich gelegentlich der separate Zusatz von katalytisch wirksamen Beschleunigern zu dem Epoxid-Härtungssystem.
  • Für besonders reaktive Systeme können auch fein vermahlene pulverförmige Härtungsbeschleuniger auf der Basis von Addukten von Aminen an Epoxydharze verwendet werden, diese Addukte weisen tertiäre Aminogruppen und Epoxigruppen auf. Diese latenten, pulverförmigen Beschleuniger können in Kombination mit den vorgenannten latenten Härtern und/oder Beschleunigern eingesetzt werden.
  • Weiterhin können die reaktiven und thermisch expandierbaren Strukturmaterialien mindestens ein feinteiliges thermoplastisches Polymerpulver enthalten. Diese thermoplastischen Polymerpulver können im Prinzip aus einer Vielzahl von feinteiligen Polymerpulvern ausgewählt werden, beispielhaft erwähnt seien Vinylacetat-Homopolymer, Vinylacetatcopolymer, Ethylenvinylacetat-Copolymer, Vinylchlorid-Homopolymer (PVC) oder Copolymere des Vinylchlorids mit Vinylacetat und/oder (Meth)acrylaten, Styrol-Homo- oder -Copolymere, (Meth)acrylat-Homo- oder -Copolymere oder Polyvinylbutyral. Besonders bevorzugte thermoplastische Polymere enthalten funktionelle Gruppen wie Carboxylgruppen, Carbonsäureanhydridgruppen oder Imidazolgruppen und haben eine Kern/Schale Struktur, wobei die Schale dieser Polymeren bei Raumtemperatur gegenüber Weichmachern oder Reaktivverdünnern ein geringes Quellungsverhalten aufweisen. Bei der Vorgelierungsreaktion während einer Extrusion des reaktiven Strukturmaterials quellen diese Kern/Schalepolymere sehr rasch auf und bewirken nach dem Abkühlen de der extrudierten Masse sofort eine klebfreie Oberfläche der expandierbaren Bindemittelschicht. Diese Polymerpulver sollen eine mittlere Korngröße unter 1 mm, vorzugsweise unter 350 μm und ganz besonders bevorzugt unter 100 μm aufweisen.
  • In der Regel enthält das reaktive Strukturmaterial weiterhin an sich bekannte Füllstoffe wie zum Beispiel die diversen gemahlenen oder gefällten Kreiden, Ruß, Calcium-Magnesiumcarbonate, Schwerspat sowie insbesondere silicatische Füllstoffe vom Typ des Aluminium-Magnesium-Calcium-Silicats, z. B. Wollastonit, Chlorit.
  • Soll das thermisch expandierbare, hitzehärtbare Strukturmaterial zur Herstellung von spezifisch leichten Strukturen eingesetzt werden, enthält es vorzugsweise zusätzlich zu den vorgenannten "normalen" Füllstoffen sog. Leichtfüllstoffe, die ausgewählt werden aus der Gruppe der Metallhohlkugeln wie z. B. Stahlhohlkugeln, Glashohlkugeln, Flugasche (Fillite), Kunststoffhohlkugeln auf der Basis von Phenol-harzen, Epoxidharzen oder Polyestern, expandierte Microhohlkugeln mit Wandmaterial aus (Meth)acrylsäureester-Copolymeren, Poly-styrol, Styrol(meth)acrylat-Copolymeren sowie insbesondere aus Polyvinylidenchlorid sowie Copolymeren des Vinyliden-chlorids mit Acrylnitril und/oder (Meth)acrylsäureestern, keramische Hohlkugeln oder organische Leichtfüllstoffe natürlichen Ursprungs wie gemahlene Nussschalen, beispielsweise die Schalen von Cashewnüssen, Kokosnüssen oder Erdnuss-schalen sowie Korkmehl oder Kokspulver. Besonders bevorzugt werden dabei solche Leichtfüllstoffe auf der Basis von Mikrohohlkugeln, die eine hohe Druckfestigkeit des aufgeschäumten und gehärteten Strukturmaterials gewährleisten.
  • Als Treibmittel eignen sich zwar im Prinzip alle bekannten Treibmittel wie z. B. "chemische Treibmittel" die durch Zersetzung Gase freisetzten oder "physikalische Treibmittel", d. h. expandierende Hohlkugeln. Beispiele für die erstgenannten Treibmittel sind Azobisisobutyronitril, Azodicarbonamid, Di-Nitroso-pentamethylentetramin, 4,4'-Oxybis(benzolsulfonsäurehydrazid), Diphenylsulfon-3,3'-disulfohydrazid, Benzol-1,3-disulfohydrazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid. Besonders bevorzugt werden jedoch die expandierbaren Kunststoffmikrohohlkugeln auf der Basis von Polyvinylidenchloridcopolymeren oder Acrylnitril/(Meth)acrylat-Copolymeren, diese sind z. B. unter den Namen "Dualite®" bzw. "Expancel®" von den Firmen Pierce & Stevens bzw. Casco Nobel im Handel erhältlich.
  • Weiterhin können die reaktiven Strukturmaterialien gängige weitere Hilfs- und Zusatzmittel wie z. B. Weichmacher, Rheologie-Hilfsmittel, Netzmittel, Haftvermittler, Alterungsschutzmittel, Stabilisatoren und/oder Farbpigmente enthalten.
  • Um nach dem Aushärten die Aufgabe der Versteifung des Raums zwischen Hohlraumprofil und inertem Verstärkungsteil erfüllen zu können, ist es zweckmäßig, dass das zum Einsatz kommende Strukturmaterial einen E-Modul von mindestens 300 MPa aufweist. Wie dem Fachmann bekannt, kann dies durch Art und Menge von Härtern und Beschleunigern eingestellt werden.
  • Beispielsweise sind thermisch härtbare Strukturmaterialien geeignet, die nach dem Aushärten duktile Strukturschäume bilden und die in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102006050697.9 beschrieben sind. Diese weisen ein duktiles Verhalten im Temperaturbereich von –20 bis +80°C auf, wobei im Wesentlichen kein Absenken des Kraftniveaus erfolgt. Dadurch werden verbesserte FEA-Berechnungen (Finite Element Analysis) möglich, da ein konstantes Kraftniveau über den Verformungsbereich erzielt wird. Dies ermöglicht neue Einsatzgebiete, da bei Belastung eine definierte Verformung des Strukturschaums erfolgt, anstatt eines spröden Zerplatzens der Schäume bei geringen Verformungen.
  • Das entsprechende härtbare Strukturmaterial enthält:
    mindestens ein Epoxidharz,
    mindestens eine Phenolverbindung,
    mindestens ein Polyetheramin,
    mindestens ein Treibmittel,
    mindestens einen Härter und
    mindestens einen Füllstoff.
  • Als Epoxidharze eignen sich eine Vielzahl von Polyepoxiden, die mindestens 2 1,2-Epoxigruppen pro Molekül haben und die weiter oben näher beschrieben wurden.
  • Gegebenenfalls können die Bindemittel-Zusammensetzungen Reaktivverdünner zum Einstellen des Fließverhaltens enthalten, wie ebenfalls weiter oben näher beschrieben wurde.
  • Bevorzugte Phenolverbindungen sind bei Raumtemperatur (d. h. in einem Temperaturbereich zwischen 18°C und 25°C, vorzugsweise bei 22°C) fest und haben ein Molekulargewicht (Mn) zwischen 2 800 und 9 000. Vorzugsweise sind die Phenolverbindungen difunktionell in Bezug auf die phenolischen Gruppen, d. h. sie haben einen Gehalt an phenolischen Hydroxylgruppen zwischen 1 400 und 2 500 mmol/kg. Prinzipiell sind alle Phenolverbindungen geeignet, die die vorgenannten Kriterien erfüllen, ganz besonders bevorzugt sind jedoch Umsetzungsprodukte aus difunktionellen Epoxyverbindungen mit Bisphenol A im stöchiometrischen Überschuss.
  • Als Polyetheramine können bevorzugt aminoterminierte Polyalkylenglycole, insbesondere die difunktionellen aminoterminierten Polypropylenglycole, Polyethylenglycole oder Copolymere von Propylenglycol und Ethylenglycol eingesetzt werden. Diese sind auch unter dem Namen "Jeffamine" (Handelsname der Firma Huntsman) bekannt. Geeignet sind weiterhin die difunktionellen aminoterminierten Polyoxytetramethylenglycole, auch Poly-THF genannt. Der Molekulargewichtsbereich (Mn) der vorzugsweise difunktionellen Polyetheramine (bezogen auf die primären Aminogruppen) liegt zwischen 900 und 4 000, vorzugsweise zwischen 1 500 und 2 500.
  • Als Treibmittel eignen sich im Prinzip alle bekannten Treibmittel, wie sie vorstehend näher beschrieben wurden.
  • Als Härter werden thermisch aktivierbare oder latente Härter für das Epoxidharz-Bindemittelsystem eingesetzt, die ebenfalls weiter oben näher beschrieben wurden.
  • Die erfindungsgemäß einsetzbaren thermisch härtbaren Zusammensetzungen können ferner feinteilige thermoplastische Copolymere enthalten, wie sie weiter oben näher beschrieben werden.
  • In der Regel enthalten diese thermisch härtbaren Zusammensetzungen weiterhin an sich bekannte Füllstoffe wie zum Beispiel die diversen gemahlenen oder gefällten Kreiden, Ruß, Calcium-Magnesiumcarbonate, Schwerspat sowie insbesondere silicatische Füllstoffe vom Typ des Aluminium-Magnesium-Calcium-Silicats, z. B. Wollastonit, Chlorit. Vorzugsweise können Glimmer-haltige Füllstoffe mit verwendet werden, ganz besonders bevorzugt ist hier ein so genannter 2-Komponentenfüllstoff aus Muskovit-Glimmer und Quarz mit niedrigem Schwermetaligehalt.
  • Weiterhin können die erfindungsgemäß einzusetzenden härtbaren Strukturmaterialien gängige weitere Hilfs- und Zusatzmittel wie z. B. Weichmacher, Reaktivverdünner, Rheologie-Hilfsmittel, Netzmittel, Haftvermittler, Alterungsschutzmittel, Stabilisatoren und/oder Farbpigmente enthalten. Je nach Anforderungsprofil in Bezug auf Verarbeitungseigenschaften, die Flexibilität, die geforderte Versteifungswirkung sowie der klebende Verbund zu den Substraten können die Mengenverhältnisse der Einzelkomponenten in verhältnismäßig weiten Grenzen variieren. Typische Bereiche für die wesentlichen Komponenten sind:
    festes Epoxidharz 2 bis 65 Gew.-%,
    Phenolverbindung 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%
    Polyetheramin 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%
    Treibmittel 0,1 bis 5 Gew.-%,
    Härter und Beschleuniger 1,5 bis 5 Gew.-%,
    Glimmerhaltiger Füllstoff 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%
    Weitere Füllstoffe 5 bis 20 Gew.-%
    Reaktivverdünner 0 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%
    Ethylen-Vinylacetat-Copolymer 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%
    Fasern 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%
    Pigmente 0 bis 1 Gew.-%,
    wobei die Summe der Gesamtbestandteile 100 Gew.-% ergibt.
  • Als reaktives Strukturmaterial können weiterhin eingesetzt werden:
    Gemäß WO 00/37554 Zusammensetzungen, die
    • A) ein Copolymeres mit mindestens einer Glasübergangstemperatur von –30°C oder niedriger und gegenüber Epoxiden reaktiven Gruppen oder ein Reaktionsprodukt dieses Copolymeren mit einem Polyepoxid sowie
    • B) ein Reaktionsprodukt aus einem Polyurethan-Präpolymer und einem Polyphenol oder Aminophenol sowie
    • C) mindestens ein Epoxidharz enthalten.
  • Genauere Angaben hierzu können der genannten WO 00/37554 entnommen werden.
  • Gemäß WO 00/20483 Zusammensetzungen, enthaltend:
    • A) ein Copolymeres mit mindestens einer Glasübergangstemperatur von –30°C oder niedriger und gegenüber Epoxiden reaktiven Gruppen
    • B) ein Reaktionsprodukt herstellbar durch Umsetzung eines Carbonsäureanhydrids oder -dianhydrids mit einem Di- oder Polyamin und einem Polyphenol oder Aminophenol
    • C) mindestens ein Epoxidharz.
  • Genauere Angaben hierzu können der genannten WO 00/20483 entnommen werden.
  • Insbesondere werden solche expandierbaren Massen bevorzugt, die mit den Innenwänden (z. B. aus Stahl oder einem sonstigen Metall oder aus Kunststoff) der zu verstärkenden Hohlraumstruktur sowie mit den Wänden der inerten Verstärkungsteile verkleben können, damit die Stoßkräfte durch die Verklebung kraftschlüssig in die Verstärkungsstruktur optimal eingeleitet werden können.
  • Das thermisch expandierbare Material kann bereits am Ort seiner Herstellung zu den erwünschten Stücken geformt werden, beispielsweise durch Guss in eine entsprechende Form oder durch Extrusion zu einem Strang und Zerschneiden des extrudierten Stranges. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die vorgeformten Stücke verpackt, versandt und am Ort der Anwendung der Verpackung entnommen werden müssen. Daher verfährt man in einer Ausführungsform vorzugsweise so, dass das thermisch expandierbare Material als Strang extrudiert und versandt und erst unmittelbar vor dem Einbringen in den Hohlraum am Ort der Anwendung in Stücke vorbestimmter Länge zerschnitten wird. Beispielsweise kann dies so erfolgen, dass man den extrudierten Strang zu einer Rolle aufrollt, am Ort der Anwendung abrollt und in Stücke vorbestimmter Länge zerschneidet. Mit einer Greifeinrichtung, beispielsweise einem Roboterarm, können die geschnittenen Stücke gegriffen und in das Hohlbauteil eingesetzt werden. Die Verstärkungsteile aus inertem Material werden vorzugsweise am Ort der Anwendung so bereit gestellt, dass sie ebenfalls von einem Roboterarm ergriffen und in den Hohlraum eingebracht werden können.
  • Alternativ gilt bei Verwendung von thermisch expandierbarem Material in Kugelform, dass man diese in die weiter oben beschriebenen Säckchen abfüllen kann, deren Größe und Form auf die auszufüllenden Zwischenräume abgestimmt ist.
  • Ein direkter Kontakt der inerten Verstärkungsteile mit den Innenwänden des Hohlbauteils soll vermieden werden. Daher werden die Verstärkungsteile und die Stü cke aus thermisch expandierbarem Material so in dem Hohlraum angeordnet, dass zwischen der Innenwand des Hohlraums und einem Verstärkungsteil jeweils ein Stück aus einem thermisch expandierbaren Material zu liegen kommt. Dabei kann ein einziges inertes Verstärkungsteil eingesetzt werden, das den zu verstärkenden Hohlraum zumindest in einer Querschnittsebene zu mehr als 50% ausfüllt und das zumindest angenähert in der Mitte des Hohlraums positioniert wird, während in den verbliebenen Raum zwischen Innenwänden des Hohlraums und dem Verstärkungsteil mindestens zwei, vorzugsweise jedoch mehrere Stücke aus thermisch expandierbarem Material eingebracht werden. Man kann jedoch auch zwei oder mehr inerte Verstärkungsteile vorsehen, die nebeneinander in den Hohlraum eingebracht werden, wobei jeweils zwischen den einzelnen Verstärkungsteilen und zwischen Verstärkungsteilen und Innenwand des Hohlraums Stücke aus thermisch expandierbarem Material angeordnet werden. Durch einen entsprechend programmierten Roboter kann dies automatisch erfolgen.
  • Analog ordnet man in den genannten alternativen Ausführungsformen dem Vorstehenden entsprechend Säckchen an, die das thermisch expandierbare Material enthalten. Oder man bringt dieses lose in die entsprechenden Zwischenräume ein, wobei zu deren besserer Begrenzung die weiter oben erwähnten vorspringenden Wände oder Rippen an den inerten Verstärkungsteilen hilfreich sein können.
  • Dabei sieht man vorzugsweise vor, dass man in dem Hohlraum des Hohlbauteils Halteelemente vorsieht, auf welche das Verstärkungsteil bzw. die Verstärkungsteile und die Stücke aus bzw. die Säckchen mit einem thermisch expandierbarem Material aufgestellt oder an welche das Verstärkungsteil bzw. die Verstärkungsteile und die Stücke aus einem thermisch expandierbarem Material angelehnt werden. Solche Halteelemente können beispielsweise Netze, Siebe oder vorzugsweise perforierte Platten sein. Solche Halteelemente können auch dazu dienen, in Kugel- oder Granulatform oder auch als pumpbare Masse eingebrachtes thermisch expandierbares Material zu fixieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man vorsehen, die erwünschte räumliche Anordnung der Teile aus einem thermisch expandierenden Material und der inerten Verstärkungsteile vorzufertigen und im vorgefertigten Zustand in das zu verstärkende Hohlprofil einzusetzen. Für dieses Vorfertigen kann man beispielsweise Halteplatten vorsehen, in welche die Teile aus dem thermisch expandierbaren Teil und die inerte Verstärkungsteile in der erwünschten Anordnung eingesteckt und fixiert werden. Diese Halteplatten können auch die Form einer Gitterstruktur aufweisen. Die Halteplatten können aus einem Material bestehen, das auch als Material für die Verstärkungsteile dienen kann, wie es weiter oben beschrieben wurde. Vorzugsweise weisen die Halteplatten Befestigungselemente wie beispielsweise Klipse oder Verkleb- oder verschweißbare Flansche auf, so dass die gesamte Anordnung aus Halteplatte und den Teilen aus dem thermisch expandierenden Material und den inerten Verstärkungsteilen beim Zusammenbau eines Hohlprofils aus zwei Halbschalen an der einen Halbschale befestigt werden kann, bevor diese mit der anderen Halbschale verbunden wird.
  • Demnach besteht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass man Teile aus thermisch expandierbarem Material und inerte Verstärkungsteile nebeneinander auf einer Haltevorrichtung anordnet und diese Haltevorrichtung mit der Anordnung der Teile aus thermisch expandierbarem Material und der inerten Verstärkungsteile in das Hohlbauteil einsetzt. Eine entsprechende Anordnung von Teilen aus einem thermisch expandierbaren Material und von inerten Verstärkungsteilen, die durch eine Haltevorrichtung relativ zueinander fixiert werden, gehört ebenfalls zum Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Vorzugsweise ordnet man die Verstärkungsteile und die Stücke aus oder Säckchen mit thermisch expandierbarem Material so an, dass längs der Innenwände des Hohlbauteils ein Flutspalt einer Breite von etwa 1 bis etwa 10 mm, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 4 mm verbleibt. Dieser Flutspalt gewährleistet, dass die diversen Prozessflüssigkeiten, mit denen die Rohbaukarosserie behandelt wird, alle Teile der Innenseiten der Hohlraumwände benetzen können. Der Flutspalt schließt sich erst bei der thermischen Expansion der thermisch expandierbaren und härtbaren Masse, wodurch die Zweckerfüllung der Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung der Hohlbauteile erreicht wird.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Gegenstand, der mindestens ein Hohlbauteil enthält, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren versteift, gedämmt, gedämpft oder abgedichtet wurde. Beispielsweise kann es sich bei diesem Gegenstand um ein Landfahrzeug wie beispielsweise ein Schienenfahrzeug oder einen Kraftwagen handeln. Erfindungsgemäß verstärkte Hohlbauteile können jedoch auch in Flugzeugen, Schiffen, Ingenieurbauten wie beispielsweise Architekturteilen, Trägern, Brückenteilen und ähnliches eingebaut sein. Bei diesem Gegenstand kann es sich insbesondere um ein Fahrzeug handeln, das ein derart ausgerüstetes Hohlbauteil enthält. Hierfür kommen beispielsweise Hohlträger wie die A-, B- oder C-Säule, Schweller oder ähnliche Hohlbauteile in Betracht.
  • Beschreibung der Abbildungen:
  • Die Figuren erläutern die vorliegende Erfindung beispielhaft, ohne diese hierauf einzugrenzen.
  • Beide Figuren zeigen jeweils schematisch einen Querschnitt durch ein Hohlbauteil wie beispielsweise eine der „Säulen" („pillar") eines Kraftfahrzeugs. Dieses Hohlbauteil wird durch Verbinden zweier Halbschalen 1a und 1b an den Flanschen zwischen diesen geschaffen und schließt einen Hohlraum 2 ein. In diesen Hohlraum ist ein, ebenfalls im Querschnitt gezeigtes, inertes Verstärkungsteil 3 eingesetzt, das seinerseits einen Hohlraum 8 umschließt. Dieser ist hier leer dargestellt, kann aber in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von Verstärkungselementen wie Zwischenwänden, Rippen oder Streben durchzogen oder mit einer Schaumstruktur ausgefüllt sein.
  • Das inerte Verstärkungsteil 3 weist in diesem Beispiel insgesamt vier vorspringende Wände oder Rippen 4 auf, die jeweils paarweise Zwischenräume 9 eingrenzen, die das thermisch expandierbare Material aufnehmen sollen. In 1 ist das thermisch expandierbare Material als kompaktes Stück 5 in den Zwischenraum 9 zwischen Verstärkungsteil 3 und den Innenwänden der Halbschalen 1a und 1b eingesetzt.
  • 2 zeigt zwei alternative Ausführungsformen, die thermisch expandierbare Masse als Kugeln in den Zwischenraum 9 zwischen Verstärkungsteil 3 und der Innenwand einer Halbschale 1a bzw. 1b einzubringen. Dabei ist hier schematisch eine Variante mit angenähert gleich großen Kugeln dargestellt, die aus einem inerten Kern und einer Hülle aus thermisch expandierbarem Material bestehen, wie dies als eine Ausführungsform weiter oben ausführlich beschrieben wurde. Im oberen Zwischenraum 9 sind diese Kugeln in ein Säckchen 7 eingeschlossen, während sie im unteren Zwischenraum 9 als lose Kugelschüttung eingebracht sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4978562 A [0003]
    • - US 4861097 A [0004]
    • - US 4901500 A [0004]
    • - EP 1064188 A1 [0005]
    • - EP 383498 [0006]
    • - WO 00/52086 [0046]
    • - WO 2003/054069 [0046]
    • - WO 2004/065485 [0046]
    • - DE 102006050697 [0062]
    • - WO 00/37554 [0073, 0074]
    • - WO 00/20483 [0075, 0076]

Claims (22)

  1. Verfahren zur Verstärkung, Dämmung, Dämpfung und/oder Abdichtung von Hohlbauteilen, die einen Hohlraum umschließende innere Begrenzungswände aufweisen, unter Verwendung eines thermisch expandierenden Materials und inerter Verstärkungsteile, dadurch gekennzeichnet, dass man eines oder mehrere inerte Verstärkungsteile und thermisch expandierbares Material, das nicht fest mit den inerten Verstärkungsteilen verbunden ist, nebeneinander so in den Hohlraum einbringt, dass das thermisch expandierbare Material zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden angeordnet ist, und das thermisch expandierbare Material durch Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C expandiert und erwünschtenfalls aushärtet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material in Form länglicher Teile vorliegt, bei denen eine Abmessung mindestens 90% der Länge derjenigen Seite des inerten Füllteils entspricht, neben dem das Teil aus thermisch expandierbarem Material angeordnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material als Anordnung aus großen und kleinen Kugeln eingebracht wird, wobei die großen Kugeln einen mittleren Außendurchmesser im Bereich von 2 bis 20 mm aufweisen und die kleinen Kugeln ausgewählt sind aus ersten kleinen Kugeln und zweiten kleinen Kugeln oder aus einer Mischung hiervon, wobei die ersten kleinen Kugeln einen mittleren Außendurchmesser aufweisen, der um nicht mehr als 20% von dem Durchmesser einer Kugel abweicht, die genau in eine Tetreaderlücke einer dichtesten Packung der großen Kugeln passt und wobei die zweiten kleinen Kugeln einen mittleren Außendurchmesser aufweisen, der um nicht mehr als 20% von dem Durchmesser einer Kugel abweicht, die genau in eine Oktaederlücke einer dichtesten Packung der großen Kugeln passt, und wobei entweder die großen Kugeln aus einem thermisch expandierbaren Material und die kleinen Kugeln aus einem thermisch inerten Material bestehen, oder dass die kleinen Kugeln aus einem thermisch expandierbaren Material und die großen Kugeln aus einem thermisch inerten Material bestehen, wobei das thermisch expandierbare Material so ausgewählt ist, dass es sich beim Erhitzen von 20°C auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C um 5 bis 200% ausdehnt und sich hierbei verfestigt, und wobei das thermisch inerte Material als ein Material definiert ist, das bei einer Temperatur von nicht mehr als 230°C nicht erweicht oder schmilzt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anordnung aus großen und kleinen Kugeln die Anzahl der großen und der kleinen Kugeln um jeweils nicht mehr als 20% von mindestens einer der folgenden Bedingungen abweicht: a) die Anordnung enthält doppelt so viele erste kleine Kugeln wie große Kugeln, b) die Anordnung enthält genau so viele zweite kleine Kugeln wie große Kugeln.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material als eine Anordnung von Kugeln vorliegt, ausgewählt aus Hohlkugeln mit einem Innendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 10 mm und einer Wandstärke im Bereich von 0,01 bis 2 mm und aus Kugeln aus einem bei einer Temperatur unterhalb von 220°C festen Schaum mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 12 mm, wobei die Kugeln außen mit einem thermisch expandierbaren Material beschichtet sind.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung von Kugeln es aus einer vorgewählten Menge von Kugeln besteht, die sich in einem Behältnis befindet, wobei das Material des Behältnisses so gewählt ist, dass es beim Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C erweicht oder schmilzt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Behältnisses schrumpfbar ist und nach dem Befüllen des Behältnisses mit der Anordnung von Kugeln geschrumpft wurde.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material als Granulat in mindestens einen Zwischenraum zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden des Hohlraums eingebracht wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material als pumpbare Masse in mindestens einen Zwischenraum zwischen dem (den) Verstärkungsteil(en) und den inneren Begrenzungswänden des Hohlraums eingebracht wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die inerten Verstärkungsteile mindestens einen Hohlraum aufweisen und/oder aus einer Schaumstruktur bestehen.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man Größe und Anzahl der Verstärkungsteile und die Menge an thermisch expandierbarem Material sowie den Expansionsgrad des thermisch expandierbaren Materials so aufeinander abstimmt, dass nach der Expansion des thermisch expandierbaren Materials zumindest in einer Querschnittsfläche des Hohlbauteils der Hohlraum völlig mit dem expandierten thermisch expandierbaren Material und dem(n) Verstärkungsteil(en) ausgefüllt ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, man Größe und Anzahl der Verstärkungsteile und der Menge an thermisch expandierbarem Material sowie den Expansionsgrad des thermisch expandierbaren Materials so aufeinander abstimmt, dass das Volumen des Hohlraums, das durch das expandierte thermisch expandierbare Material und das Verstärkungsteil oder die Verstärkungsteile ausgefüllt ist, zu mindestens 50 Vol.-% durch das Verstärkungsteil oder die Verstärkungsteile ausgefüllt ist.
  13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsteile runde oder polyederförmige geschlossene oder teilweise offene Hohlkörper oder Rohrstücke mit rundlichem oder mehreckigem Querschnitt darstellen.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsteile aus einer Schaumstruktur bestehen und runde oder polyederförmige Körper oder Säulen mit rundlichem oder mehreckigem Querschnitt darstellen.
  15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material so gewählt wird, dass es sich beim Erwärmen von 20°C auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 220°C um 5 bis 200% ausdehnt.
  16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material mindestens folgende Komponenten enthält: a) mindestens ein reaktives Präpolymer, b) mindestens ein latentes Treibmittel sowie, falls für die Reaktion der Komponente a) erforderlich, c) mindestens einen latenten Härter für das reaktive Präpolymer.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material zusätzlich mindestens eine der folgenden Komponenten enthält: d) nicht expandierbare Mikrohohlkugeln mit einem Außendurchmesser im Bereich von 0,001 bis 0,1 mm, e) Fasern f) mindestens einen Füllstoff, der keine Mikrohohlkugeln oder Fasern darstellt.
  18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch expandierbare Material als Strang extrudiert und vor dem Einbringen in den Hohlraum in Stücke vorbestimmter Länge zerschnitten wird.
  19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass man in dem Hohlraum des Hohlbauteils Halteelemente vorsieht, auf welche das Verstärkungsteil bzw. die Verstärkungsteile und das thermisch expandierbare Material aufgebracht werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man Teile aus thermisch expandierbarem Material und inerte Verstärkungsteile nebeneinander auf einer Haltevorrichtung anordnet und diese Haltevorrichtung mit der Anordnung der Teile aus thermisch expandierbarem Material und der inerten Verstärkungsteile in das Hohlbauteil einsetzt
  21. Anordnung von Teilen aus einem thermisch expandierbaren Material und von inerten Verstärkungsteilen, die durch eine Haltevorrichtung relativ zueinander fixiert werden.
  22. Gegenstand, der mindestens ein Hohlbauteil enthält, welches nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 versteift, gedämmt, gedämpft oder abgedichtet wurde.
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